Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/61715
Type: Dissertação
Title: Stratigraphy and drilling geomechanics of a thick salt section: the Ariri Formation in the eastern portion of the Santos Basin
Other Titles: Cyclostratigraphy and Drilling Geomechanics of a Thick Salt Section: The Ariri Formation in the Eastern Portion of the Santos Basin
Authors: Hugo Marx Gonzaga
First Advisor: Tiago Amâncio Novo
First Referee: Humberto Luis Siqueira Reis
Second Referee: Filipe Vidal Cunha
Abstract: O estudo da estratigrafia e da geomecânica da perfuração dos sais da Formação Ariri foi direcionado ao controle da instabilidade de poços e à redução de tempo não produtivo das operações de perfuração que têm custado milhões de dólares à indústria do petróleo. A área de estudo apresenta sais estratificados em uma zona espessada devido à deformação compressiva dos sais, a halocinese. Foi traçada uma seção 2D que melhor apresentasse continuidade lateral dos refletores sísmicos dos sais e que passasse pela maior quantidade de poços na área. Oito poços foram selecionados para o estudo. Quatro ciclos de deposição de sal de quarta ordem foram interpretados como C1, C2, C3 e C4, da base para o topo da Formação Ariri. O ciclo C1 é o mais espesso dos quatro ciclos e o mais espessado pela halocinese. É também o ciclo mais rico em halita, o que lhe confere sismo-fácies transparente a caótico, e com poucas camadas intercaladas de outros sais. Os ciclos C2 e C3 possuem fácies geológica e sísmica muito semelhantes, com forte sinal sísmico das camadas intercaladas, refletindo sucessões de anidrita, halita e bittern-sais. O ciclo C4 mostrou fácies sísmica caótica e fortes reflexões relacionadas à maior concentração de anidrita e bittern-sais. Os bittern-sais são os sais mais restritos na Bacia de Santos, e mesmo assim podem causar sérios problemas de instabilidade do poço devido à sua alta solubilidade e mobilidade. Eles podem ser lavados pela água não saturada contida do fluido de perfuração, aumentando incontrolavelmente o diâmetro do poço. Por outro lado, uma espessa camada de bittern-sais pode se movimentar rapidamente em condições de alta pressão diferencial, causando o fechamento do poço. A fluência de sal nas camadas de halita do ciclo C1 é a principal causa da instabilidade do poço. A fluência de sal pode levar ao aprisionamento da coluna de perfuração no fundo do poço, o que requer serviços adicionais e eleva muito o tempo e custos da operação. As pressões e temperaturas do poço durante a perfuração em condições de fluência de sal que ocasionaram o aprisionamento da coluna de perfuração foram estudadas e uma curva de tendência foi traçada para ser usada no controle do poço em operações futuras de perfuração de sequencias evaporíticas.
Abstract: Borehole instability costs millions of dollars to the oil industry as a consequence of the non-productive time of drilling operations. Stratigraphic and drilling geomechanics studies of salts layers of the Ariri Formation provide offer valuable clues to control the instability referred to above. The study area is located in a layered and thickened zone that was created by a compressive halokinetic deformation. A seismic 2D-section was traced passing through a number of wellbores with the best lateral continuity of the salt layers. Eight wellbores were selected for these studies. Major cycles of salt deposition were identified and named as C1, C2, C3, and C4 from bottom to top of the Ariri Formation. The cycle C1 is the most thickened cycle by the halokinesis and the thickest of them. It is halite rich, seismic transparent to chaotical, and shows low interbedded layers. The C2 and C3 cycles have similar geologic and seismic facies and shows strong signal of interbedded layers of anhydrite, halite, and bittern salts. The C4 cycle has chaotical seismic facies and strong reflections that are related to the greater quantity of bittern-salt and anhydrite layers. Salt creeping in the halite layers of the C1 cycle is the main cause of borehole instability. Salt creeping can lead to Bottom Hole Assembly (BHA) stuck, which requires additional services and inflate both operation time and costs. Borehole pressures and temperatures while drilling under salt creeping conditions that produced the BHA stuck were used to draw a Scatter Plot. Statistical analyses have demonstrated a good correlation between pressure and temperature values representing a salt creeping condition that favors BHA stuck. Borehole instability is also related to bittern-salt drilling. Bittern salts are hydrated K-Mg-chlorides that have similar characteristics: high solubility, low density, and low acoustic velocity. Their occurrences are more restricted in the Santos Basin but even so they can cause serious borehole instability problems. Those salts can be washed-out by drilling fluids that enlarge the borehole diameter uncontrollably. On the other hand, a thick layer of bittern salts can creep fast and cause the borehole closure in a high differential pressure condition.
Subject: Geologia estratigráfica
Bacias sedimentares
Mecânica de rochas
Perfuração estratigráfica
Santos, Bacia de
language: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: IGC - DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Geologia
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/61715
Issue Date: 24-Jul-2023
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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